PLA vs ABS : quel matériau d’impression 3D choisir ?

Lorsqu’il s’agit de polymères pour l’impression 3D, il peut être difficile de décider lequel utiliser. C’est le cas pour presque toutes les technologies d’impression 3D, mais surtout pour les débutants ou les amateurs qui utilisent le procédé FDM/FFF, il peut paraitre difficile de savoir quel filament est le plus adapté. Précédemment, nous avons comparé les différences entre deux filaments d’impression 3D, le PLA et le PETG. Nous allons maintenant aller plus loin en comparant deux des filaments les plus populaires et les plus utilisés, le PLA vs l’ABS. Des propriétés aux paramètres de l’imprimante,  nous avons analysé les similitudes et les différences des deux matériaux pour vous aider à mieux comprendre lequel choisir en fonction de vos besoins.

Caractéristiques du PLA et de l’ABS

Lorsque l’on parle des caractéristiques du PLA par rapport à celles de l’ABS, la première chose à prendre en compte est leur composition. Bien que tous deux soient des thermoplastiques ou des polymères qui peuvent être ramollis par une source de chaleur avant d’être refroidis et durcis, les similitudes s’arrêtent là. Le PLA est fabriqué à partir de sources organiques telles que le maïs ou la canne à sucre, tandis que l’ABS, comme la plupart des plastiques standard, est fabriqué à partir de pétrole. Plus précisément, le PLA est fabriqué à partir d’amidon végétal fermenté provenant de sources telles que le maïs, le manioc, la canne à sucre ou la pulpe de betterave. Le sucre de ces derniers est transformé en acide lactique, qui est ensuite polymérisé pour produire de l’acide polylactique. L’ABS, quant à lui, est composé de trois monomères : l’acrylonitrile, le butadiène et le styrène. L’acrylonitrile est un monomère synthétique dérivé du propylène et de l’ammoniac ; le butadiène est un hydrocarbure de pétrole ; et le styrène est fabriqué à partir de la déshydrogénation (élimination de l’hydrogène par réaction chimique) de l’éthylbenzène. Il n’est donc pas surprenant que la composition de ces matériaux ait un impact en termes de « durabilité ».

Les pièces imprimées en 3D avec du PLA et de l’ABS diffèrent à la fois en termes d’apparence et de propriétés, comme on peut le voir ci-dessus (crédits photo : Fictiv)

Le PLA est souvent présenté comme un matériau plus respectueux de l’environnement car il est biodégradable. Toutefois, il est important de noter qu’il n’est véritablement biodégradable que dans les bonnes conditions et que de nombreuses villes ne disposent pas des outils adéquats pour dégrader le matériau. Cela signifie qu’à l’heure actuelle, cela ne peut vraiment se faire que par le biais du compostage industriel. Par conséquent, bien que le PLA soit plus « écologique » que de nombreux matériaux, puisqu’il est fabriqué à partir de matières organiques, il n’est peut-être pas aussi écologique que nous le pensons.

En revanche, l’ABS n’est pas considéré comme un matériau durable ou respectueux de l’environnement. Comme indiqué, il est fabriqué à partir de pétrole, ce qui signifie que son traitement n’est pas aussi green-friendly. Cependant, l’ABS a l’avantage d’être recyclable, bien qu’il ne soit pas largement accepté par les centres de recyclage. Étant donné que de nombreuses personnes ne réalisent pas à quel point la biodégradabilité du PLA est limitée, cela pourrait même être considéré comme un avantage pour les débutants, car cela garantit que le plastique sera éliminé correctement sans créer davantage de déchets.

Au-delà de la composition du matériau, l’ABS et le PLA ont également des propriétés distinctives. L’une d’entre elles, qui sera également un facteur important à prendre en compte en termes d’imprimabilité, est la résistance à la chaleur. Plus précisément, l’ABS est résistant à la chaleur et a une température de transition vitreuse plus élevée, tandis que le PLA fond à des températures beaucoup plus basses et n’est donc pas considéré comme résistant à la chaleur. Cela a bien sûr une incidence sur les applications que nous aborderons par la suite.

En général, si vous recherchez un matériau plus solide et doté de meilleures propriétés mécaniques, vous devriez choisir l’ABS. En plus d’être résistant à la chaleur et de présenter une déflexion thermique plus élevée, il est également résistant aux chocs, plus stable et plus léger que le PLA. Cela dit, les deux matériaux ont une résistance à la traction similaire (l’ABS est toutefois légèrement inférieur), bien que l’ABS soit souvent préféré pour les applications plus industrielles. Ceci est dû à ses propriétés telles qu’une plus grande ductilité (capacité d’un matériau à se déformer sans se rompre) ainsi qu’une plus grande résistance à la flexion et un meilleur allongement avant rupture. En substance, l’ABS est plus flexible que le PLA. Cela permet à l’ABS d’être utilisé même pour des applications finales et c’est l’une des raisons pour lesquelles il est si populaire dans des industries telles que le moulage par injection.

Caractéristiques des plastiques PLA et ABS

Notons toutefois que le PLA est plus dur et plus rigide que l’ABS. Toutefois, en raison de son faible point de fusion, il perd ces propriétés au-delà de 50 degrés Celsius, ce qui le rend moins utile dans toute application impliquant de la chaleur. Cependant, bien que l’ABS soit nettement plus résistant à la chaleur que le PLA, comme ce sont tous deux des thermoplastiques, ils se dégradent au fil du temps sous l’effet de la lumière UV et de la chaleur. Par conséquent, pour les pièces qui seront à l’extérieur, il serait préférable d’utiliser d’autres matériaux.

PLA vs ABS : facilité d’impression

Après avoir compris les caractéristiques et les propriétés des deux matériaux, nous allons maintenant passer au processus d’impression 3D lui-même. Tout d’abord, comme la température de transition vitreuse est différente, la préparation de l’imprimante va varier. Cet aspect fait référence à la plage de température dans laquelle une transition thermodynamique se produit dans la matière. Dans le cas du PLA, la plage de température de transition vitreuse est comprise entre 60 et 100ºC, tandis que celle de l’ABS est comprise entre 105 et 200ºC. Il est important d’en tenir compte afin de comprendre à quel moment se produira le point de fusion et donc quand le filament sera prêt à être imprimé. En fonction des paramètres définis dans le slicer, il faudra plus ou moins de temps pour chauffer l’imprimante 3D et atteindre la température souhaitée.

À cet égard, il est essentiel de définir les bons paramètres du processus de fabrication, tant pour le plateau que pour la tête d’impression. L’ABS nécessite une température élevée du plateau d’impression, de l’ordre de 80-110ºC, par rapport aux 60ºC habituellement fixés pour le PLA. Pour la tête d’impression, le PLA nécessite également une température plus basse, autour de 180-230°C, contre 210-250°C pour l’ABS.

En termes de facilité d’utilisation, l’ABS est connu pour être plus complexe à imprimer que le PLA. Les problèmes qui peuvent être rencontrés sont également liés à la température et aux propriétés de chaque matériau. Le PLA fond à une température inférieure à celle de l’ABS. Ainsi, lorsque le processus d’impression 3D de la pièce est terminé, le changement thermique nécessaire à la solidification des couches est plus faible. Cependant, comme l’ABS nécessite des températures plus élevées pour fondre, il y aura un changement plus brutal lorsqu’il s’agira de refroidir les pièces. Cette rétraction thermique peut entraîner la déformation de certaines pièces. L’un des problèmes les plus courants est ce que l’on appelle le gauchissement ou warping, dans lequel les extrémités de la pièce se contractent, se décollent du plateau et se déforment. Pour éviter ce phénomène, il faut contrôler la température et l’environnement d’impression, et utiliser des adhésifs si nécessaire.

L’ABS est sujet au warping, un problème lié au rétrécissement du matériau en cas de changements brusques de température

Les deux matériaux ont à peu près la même vitesse d’impression, ce qui est un avantage car il n’est pas nécessaire de réajuster les réglages du slicer. Le PLA s’imprime généralement à 60 mm/s, bien que certains utilisateurs soient connus pour travailler à des vitesses plus élevées. L’ABS, quant à lui, se situe généralement dans une fourchette de 40 à 60 mm/s, et des vitesses plus élevées sont difficiles à atteindre.

Un autre point à garder à l’esprit pendant le processus de fabrication est celui des émissions qui sont générées pendant la fabrication. Comme presque tous les filaments thermoplastiques, des odeurs et des gaz nocifs sont générés pendant l’impression, bien que certains soient plus nocifs que d’autres. Lorsque le matériau est chauffé, il libère des substances contenant des particules nocives pour la santé. Dans le cas du PLA, étant d’origine végétale, il ne dégage pas d’odeur forte et n’est donc pas à craindre. Cependant, l’ABS est connu pour émettre des fumées toxiques et une odeur désagréable. L’une des recommandations les plus importantes lors de l’utilisation de l’ABS est de disposer d’une enceinte d’impression fermée et d’un filtre à air pour éviter que les fumées ne soient libérées dans l’espace de travail. Et même dans ce cas, il est conseillé de ventiler la pièce en permanence pour s’assurer que les fumées n’atteignent pas nos poumons.

Enfin, pour avoir un aperçu de première main des propriétés et de l’imprimabilité des deux filaments, nous nous sommes entretenus avec des professionnels du secteur. Luke Taylor, responsable marketing chez Polymaker, déclare : « Le PLA est un matériau plus fragile, mais l’avantage est qu’il est très facile à travailler, il s’imprime très facilement. Vous n’avez pas besoin d’un plateau préchauffé, vous n’avez pas besoin de températures élevées et il a un taux de rétraction très faible, alors que l’ABS a un taux de rétraction très élevé. Et c’est logique, en général nous constatons que plus les propriétés mécaniques sont bonnes, plus il est difficile de travailler avec. Mais nous pouvons également ajouter des éléments au PLA pour le rendre plus résistant sans modifier l’imprimabilité. »

Des figurines imprimées en 3D avec le PLA de Polymaker (crédits photo : Polymaker)

Post-traitement des pièces

Des techniques de post-traitement similaires peuvent être utilisées pour le PLA et l’ABS. Il existe néanmoins quelques différences notables, dont l’une concerne la finition de la pièce après impression. Les pièces en PLA sont plus brillantes après leur retrait, tandis que l’ABS a tendance à avoir une finition plus mat. Les deux matériaux peuvent être peints si besoin.

L’ABS a tendance à être plus facile à post-traiter que le PLA. Il y a plusieurs raisons à cela. Tout d’abord, même si les deux peuvent être poncés, le processus est plus facile avec l’ABS en raison de sa solidité. Le PLA peut également être plus difficile à poncer car il fond plus facilement. L’usinage est également possible avec les deux, mais là encore, les utilisateurs doivent être plus prudents avec le PLA.

En outre, l’ABS est non seulement plus facile à post-traiter avec ces méthodes de base, mais si une finition vraiment brillante est requise, les pièces fabriquées en ABS peuvent être polies à la vapeur d’acétone. L’acétone est un liquide incolore qui est souvent utilisé comme solvant pour les plastiques. Bien qu’elle ne puisse pas être utilisée avec le PLA, l’acétone peut donner une finition plus rapide et rapide aux pièces en ABS. Cependant, un processus similaire est possible avec le PLA. Le THF, ou tétrahydrofurane, peut être utilisé pour le polissage manuel si un processus de lissage à la vapeur est souhaité pour les pièces fabriquées à partir de filament PLA.

Post-traitement de pièces imprimées en 3D (crédits photo : Zortrax)

Applications

Une autre des grandes différences que nous pouvons trouver entre l’ABS et le PLA sont les applications auxquelles ils sont généralement destinés. Le PLA est le matériau le plus utilisé dans l’impression 3D FDM, et il est principalement utilisé dans un environnement de maker. Cela est principalement dû à sa facilité d’impression, ainsi qu’à ses propriétés mécaniques qui rendent les pièces fragiles, faibles et sensibles au soleil et aux températures élevées. Pour cette raison, il est souvent utilisé par les débutants ou pour la création d’éléments décoratifs et de jouets.

L’ABS, en revanche, est un matériau plus industriel qui offre des propriétés avancées avec des pièces de meilleure qualité. Il présente donc un réel intérêt pour le développement de prototypes, d’engrenages ou d’outillages. En bref, il est généralement mise en œuvre dans des situations où les pièces peuvent être soumises à des contraintes physiques et où une résistance mécanique et thermique élevée est requise. Par conséquent, avant de lancer le processus de fabrication additive, évaluez les différences entre les deux matériaux pour créer des pièces en fonction de leur utilisation.

Le PLA est souvent utilisé pour des applications plus artisanales, des éléments décoratifs et des jouets. En revanche, l’ABS est destiné aux applications nécessitant une résistance mécanique et thermique plus élevée

PLA vs ABS : le prix

En termes de prix, il n’y a pas de grande différence entre le PLA et l’ABS. Le prix varie en fonction de facteurs tels que le fabricant de la machine. Les entreprises jouent un rôle particulièrement important lorsqu’il s’agit d’imprimantes 3D à système fermé. Cela signifie que les seuls filaments pouvant être utilisés avec ces imprimantes sont ceux créés ou approuvés par le fabricant en question. Cette décision est souvent prise pour garantir le contrôle de la qualité, mais elle peut avoir une incidence sur le prix. Mais là encore, dans un système fermé, les prix des filaments ABS et PLA resteront similaires, voire identiques.

En général, nous constatons que le prix d’un kilo de filament PLA et ABS commence à environ 18 €, bien que le prix moyen d’une bobine de base soit d’environ 20 €. Si vous souhaitez un filament de qualité supérieure ou des caractéristiques spéciales telles que le multicolore ou la qualité professionnelle, le prix sera plus élevé. Toutefois, il convient de noter que le PLA étant probablement le filament le plus populaire pour l’impression 3D, il tend à offrir une gamme plus large de couleurs et d’options et vous le trouverez proposé par la plupart des fabricants de matériaux ou d’imprimantes 3D.

Crédits photo : ColorFabb

Bien que les filaments ABS soient parfois plus chers que les filaments PLA, en raison de leur moindre disponibilité, c’est l’inverse qui se produit à l’état brut. L’ABS, l’un des plastiques industriels les plus populaires, utilisé par exemple par des fabricants tels que LEGO, est en fait moins cher en tant que matière première, c’est-à-dire avant d’être transformé en filament. Bien que cela n’ait pas beaucoup d’impact sur les imprimantes 3D FDM, pour celles qui utilisent des granulés, cela pourrait également être un facteur déterminant, car dans ce cas, l’ABS serait probablement moins cher que le PLA.

Fabricants des matériaux

Sur le marché de la fabrication additive, le nombre d’entreprises impliquées dans le développement de matériaux est vraiment très important. L’impression 3D FDM étant la technologie la plus utilisée, que ce soit par les débutants ou les industriels, la plupart des fabricants développent les filaments associés. Le PLA étant plus populaire que l’ABS et plus démocratisé, le choix est beaucoup plus large. Il existe aujourd’hui des centaines de marques, de couleurs et de mélanges différents. Bien que le filament ABS soit également disponible dans plusieurs marques et couleurs, l’offre est moins importante que celle du PLA. En ce qui concerne les fabricants de matériaux PLA, on peut trouver des entreprises qui se consacrent spécifiquement au développement de filaments, comme Polymaker, ColorFabb, Filamentum, MatterHackers, etc.

Si nous nous concentrons sur l’ABS, nous pouvons constater qu’en général, les entreprises qui développent ce type de filaments, fabriquent probablement aussi du PLA. Dans ce sens, nous pouvons également trouver Polymaker, Hatchbox ou Filamentum, parmi beaucoup d’autres. N’oublions pas non plus les fabricants de machines qui, bien que ce ne soit pas leur activité principale, consacrent également une partie de leur temps au développement de matériaux d’impression 3D. Dans ce cas, il convient de mentionner des entreprises telles que Ultimaker, Zortrax ou Flashforge.

PLA vs ABS (crédits photo : 3Dnatives)

Que pensez-vous de cet article PLA vs ABS ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !